กรรมวิธีการเตรียมวัสดุคอมโพสิตนำไฟฟ้าจากน้ำยางธรรมชาติและลิกนินโดยเทคนิคการเหนื่ยวนำกราฟีนด้วยเลเซอร์(โครงการวิจัยการพัฒนาวัสดุนำไฟฟ้าจากคอมพอสิตยางธรรมชาติ/ลิกนินด้วยเทคนิคการเหนี่ยวนำกราฟีนโดยเลเซอร์สำหรับประยุกต์ใช้เป็นขัวคาร์บอนอิเล็กโทรด)

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้มุ่งเน้นที่พัฒนาวัสดุคอมพอสิตจากน้ำยางธรรมชาติ/ลิกนิน เพื่อใช้เป็นซับสเตรตและสารตั้งต้นในการเหนี่ยวนำให้เกิดกราฟีนบนพื้นผิวโดยเทคนิคการเหนี่ยวนำด้วยเลเซอร์ (Laser-Induced Graphene,LIG) การดำเนินงานวิจัยได้ศึกษาลิกโนซัลโฟเนตปริมาณต่าง ๆ ในเมทริกซ์ยางที่มีผลต่อการเหนี่ยวนำให้เกิดกราฟีน บนพื้นผิว รวมถึงศึกษาประสิทธิภาพการนำไฟฟ้าของคอมพอสิตยางธรรมชาติ/ลิกนิน ที่สูตรต่าง ๆ ก่อนและหลังการเหนี่ยวนำให้เกิดกราฟีนบนพื้นผิว เนื่องจากโครงงานวิจัยนี้เป็นการพิสูจน์แนวคิดดังกล่าว ซึ่งจากงานวิจัยพบว่า สามารถสังเคราะห์กราฟีนบนพื้นผิวของแผ่นฟิล์มคอมพอสิตยางธรรมชาติ/ลิกนิน โดยเทคนิคการเหนี่ยวนำ ให้เกิดกราฟีนด้วยเลเซอร์ (LIG) ได้ โดยที่แผ่นฟิล์มวัสดุคอมพอสิตยางธรรมชาติ/ลิกนิน ที่ความเข้มข้นลิกโนซัลโฟเนต 25, 50, 75 และ 100 phr ไม่เกิดการหลอมและเกิดผงสีน้ำตาลเข้ม-ดำขึ้นปกคลุมพื้นผิวบริเวณที่ถูกยิงด้วยเลเซอร์ อย่างไรก็ตาม แผ่นฟิล์มคอมพอสิตที่ความเข้มข้นลิกโนซัลโฟเนต 100 phr จะปรากฏผงสีดำเข้มปกคลุมสม่ำเสมอบนพื้นผิวมากที่สุด เนื่องจากมีปริมาณลิกโนซัลโฟเนตมากที่สุด ทำให้เกิดปฏิกิริยาคาร์บอไนเซชันบนพื้นผิวของแผ่นฟิล์มได้มากที่สุด ในทางตรงกันข้าม พื้นผิวของแผ่นฟิล์มยางธรรมชาติที่ปราศจากลิกนินหลังถูกยิงด้วยเลเซอร์ พบว่า เกิดการหลอมและเสียสภาพ และผลการวิเคราะห์ด้วยเทคนิครามานสเปกโทรสโกปีที่สามารถยืนยันด้วยพีกที่บ่งบอกลักษณะของการเกิดกราฟีน พบว่าแผ่นฟิล์มคอมพอสิตที่ความเข้มข้นลิกโนซัลโฟเนต 75 และ 100 phr จะพบสัญญาณพีกรามานสเปกตรัม 2D ได้ง่ายและมีความเข้มสูง ซึ่งแสดงถึงการเกิดกราฟีน บนพื้นผิวได้ดี อีกทั้งมีค่า ID/IG < I2D/I G มากที่สุด แสดงถึงความเป็นผลึกของกราฟีนที่สูงขึ้น ในทางตรงกันข้าม กรณีแผ่นฟิล์มยางธรรมชาติที่ปราศจากลิกนิน ไม่พบสัญญาณพีก 2D เลย สามารถสรุปได้ว่าแผ่นฟิล์มคอมพอสิตยางธรรมชาติ/ลิกนิน ที่ความเข้มข้นลิกโนซัลโฟเนต 75 และ 100 phr สามารถใช้เป็นซับสเตรตหรือวัสดุรองรับสำหรับเทคนิคการเหนี่ยวนำให้เกิดกราฟีนด้วยเลเซอร์ นอกจากนี้จำนวนรอบของการเหนี่ยวนำให้เกิดกราฟีน บนพื้นผิวก็เป็นอีกหนึ่งปัจจัยที่สำคัญโดยพบว่าแผ่นฟิล์มคอมพอสิตที่มีความเข้มข้นลิกโนซัลโฟเนตทั้ง 75 และ 100 phr ไม่เสียสภาพและยังคงรูปอยู่ได้หลังผ่านการเหนี่ยวนำให้เกิดกราฟีนด้วยเลเซอร์จำนวน 3 รอบ โดยค่าความต้านทานลดลง 8–11 เท่า ซึ่งค่าความต้านทานที่ลดลงแสดงถึงความสามารถในการนำไฟฟ้าของวัสดุที่ดีขึ้น

คำสำคัญ